Biological Oxygen Demand (BOD)

Biological Oxygen Demand (BOD) atau Kebutuhan Oksigen Biologi (KOB) merupakan parameter kualitas air yang menggambarkan banyaknya bahan organik yang dapat diuraikan (dioksidasikan) oleh mikroorganisme dalam kondisi tertentu, biasanya pada temperatur 20OC selama 5 hari. Atau banyaknya oksigen yang diperlukan untuk menguraikan zat organik dalam air secara biologik sampai menjadi senyawa yang stabil.
DO
Zat organik ---------------------------> Nitrit
Oksidasi

Dalam air limbah, bahan pencemar organik akan diuraikan secara alami oleh bakteri yang ada. Bakteri dalam air dibagi menjadi beberapa golongan. Golongan aerob ialah mereka yang memerlukan oksigen bebas untuk kehidupannya dan golongan anaerob ialah yang tidak memerlukan oksigen bebas tetapi dapat mempergunakan oksigen yang didapat dari pemecahan senyawa lain. Ada golongan ketiga yang dinamakan golongan fakultatif yang dapat berlaku sebagai aerob maupun anaerob tergantung keadaan lingkungannya. Kebanyakan bakteri dalam air kotor adalah saprofit, hidup dari zat organik mati.
Air badan air mempunyai daya pemurnian alami (self purification), bila kemasukan bahan pencemar akan diuraikan secara biologik oleh mikroorganisme yang ada di dalam air dengan bantuan oksigen terlarut menjadi hasil uraian yang stabil. Dari zat organik diuraikan menjadi senyawa nitrat, sulfat, karbonat, fosfat dan sebagainya oleh bakteri aerob. Akan tetapi bila bahan pencemar organiknya terlalu tinggi, oksigen terlarut yang ada akan makin berkurang sampai menjadi nol. Akibatnya yang bekerja adalah bakteri anaerob dengan hasil akhir nitrit, amonia, asam sulfida dan sebagainya yang menimbulkan bau.

Kalau DO yang cukup banyak, bakteri aeron akan melakukan oksidasi dan terbentuklah senyawa nitrit yang selanjutnya menjadi nitrat. Kalau kehabisan DO selama proses inim maka nitrat akan direduksi menjadi nitrit oleh bakteri anaerob. Ini akan terjadi bila sebagian besar zat organik tersebut telah dioksidasi menjadi nitrat. Kalau persediaan oksigen tidak cukup, zat organik akan diuraikan oleh bakteri anaerob membentuk amoniak. Jadi bila ada pencemar organik dalam air limbah, DO yang ada akan dipergunakan oleh bakteri untuk menguraikannya, sehingga cepat habis. Sebaliknya bila ada air limbah yang mengandung bahan pencemar organik diberi oksigen secukupnya (dilakukan aerasi), akan terjadi peruraian aerobik sampai mencapai keadaan stabil. Banyaknya oksigen yang diperlukan untuk mencapai keadaan stabil ini yang disebut BOD.
Dalam studi kualitas air parameter BOD sangat penting sekali karena parameter ini merupakan salah satu indikator pencemaran air. Air yang tercemar biasanya mempunyai BOD yang tinggi, sebaliknya air yang tidak tercemar mempunyai BOD yang rendah. BOD merupakan petunjuk penting untuk mengetahui banyaknya zat organik yang terkandung dalam air limbah. Makin banyak kandungan zat organik makin tinggi BODnya. Nilai BOD dipengaruhi oleh suhu, cahaya matahari, pertumbuhan biologik, gerakan air dan kadar oksigen. Untuk mencapai keadaan stabil di laboratorium diperlukan waktu inkubasi, umumnya dipakai waktu 5 hari pada suhu 20OC. Jadi bila 1 liter air limbah memerlukan 100 mg O2 dalam waktu 5 hari pada 20OC maka BODnya untuk 5 hari pada suhu 20OC adalah 100 mg/l atau BOD.5.20OC = 100 mg/l.

Prinsip Pengujian
Pengujian BOD dilakukan dengan cara mengukur selisih oksigen terlarut (DO) dalam contoh pada keadaan sebelum dan setelah inkubasi. Prinsip ini didasarkan pada reaksi :

20OC selama 5 hari
(CHON) + O2 ---------------------------> CO2 + H2O + ........
(Bahan organik) Mikroorganisme
Pada reaksi diatas terlihat bahwa banyaknya bahan organik yang diuraikan oleh mikroorganisme (BOD) sebanding dengan banyaknya oksigen yang diperlukan dalam reaksi tersebut. Banyaknya oksigen yang diperlukan dalam reaksi sama dengan selisih oksigen yang diperlukan sebelum dan setelah masa inkubasi. Oleh karena itu dengan mengetahui selisih oksigen terlarut sebelum dan setelah masa inkubasi maka besarnya BOD contoh dapat dihitung.

Cara pengujian
Pelaksanaan pengujian BOD dilakukan dengan memasukkan contoh kedalam 2 botol BOD. Kadar oksigen terlarut dalam botol I segera ditetapkan. Penetapan ini dapat dilakukan dengan cara Elektrometri (dengan DO meter) atau dengan cara titrasi Winkler. Kadar oksigen sebelum inkubasi ini biasanya disebut DO0. Selanjutnya contoh dalam botol II diinkubasikan (biasanya pada 20OC selama 5 hari). Setelah masa inkubasi kadar oksigen pada contoh dalam botol II tersebut ditetapkan (sebagai DO5). Dengan demikian maka nilai BOD dari contoh adalah selisih DO0 dengan DO5. untuk contoh-contoh yang mempunyai nilai BOD tinggi maka perlu pengenceran, dan faktor pengenceran ini diperhitungkan dalam perhitungan nilai BOD contoh.

Prinsip penetapan BOD :
Karena seringkali DO sampel rendah, maka diperlukan air pengencer yaitu air suling yang diberi nutrien untuk pertumbuhan bakteri terdiri dari : dapar fosfat, MgSO4, CaCl2 dan FeCl3 kemudian sampai jenuh oksigen. Pada keadaan tertentu diperlukan “seeding” yaitu penambahan bakteri karena dalam sampel tidak cukup jumlah bakterinya.
Disediakan 5 botol oksigen :
- Botol I diisi air pengencer, tentukan DO = a mg/l
- Botol II diisi air pengencer, diinkubasi 5 hari pada 20OC, tentukan DO = b mg/l
- Botol III diisi sampel + air pengencer, tentukan DO = c mg/l
- Botol IV dan V diisi sampel + air pengencer, diinkubasi 5 hari pada 20OC . tentukan DO = d dan e mg/l.
DO air pengencer rata-rata = 1/2 x (a+b) mg/l = x mg/l
DO sampel + air pengencer setelah inkubasi rata-rata = 1/2 x (d+e) mg/l = y mg/l
BOD sampel = Faktor pengenceran x (c-y) mg/l = Z mg/l
Oksigen terpakai = harga (c-y), diinginkan antara 20-80% dari Z.

Cara perhitungan BOD :
Kalau hasil DO segera tinggi maka tidak perlu diencerkan sampel, tapi jika hasil DO segera O (nol) maka perlu dilakukan pengenceran. Pembuatan air pengencer dengan cara tiap 1 liter aquadest ditambahkan 1 ml larutan buffer Phosphat, 1 ml larutan CaCl2, 1 ml larutan MgSO4 dan 1 ml larutan FeCl3. Dicampur kemudian diaerasi dengan pompa udara selama 30 menit dan ditutup. Harga depletasi yang diinginkan pada pemeriksaan antara 20 – 80 %


Tingkat Pengenceran :
DO Segera mg/lt O2 Tingkat pengenceran
8 – 9 1 X
6 – 8 2 – 5 X
5 – 6 5 –10 X
3 – 5 10-15 X
1 – 3 15-20 X
0 – 1 20-25 X
0,0 - 0,1 25, 30, 50, 100 X


Contoh soal :
Diket :
Pengenceran 25 ml sampel di add 250 ml
DOsegera campuran = 5,8 mg/l
DOsegera pengencer = 8,7 mg/l
DO3.28 C campuran = 3,6 mg/l
DO3.28 C pengencer = 7,5 mg/l
Ditanyakan = kadar BOD3.28OC sampel dan harga depletasi.....?

Jawab :
BOD3.28OC pengencer = DOsegera pengencer - DO3.28OC pengencer
= 8,7 mg/l – 7,5 mg/l
= 1,2 mg/l

Koreksi volume
koreksi pengenceran = V.total – V.sampel = 250 ml – 25 ml = 0,9
V.total 250 ml

Pengenceran = Volume total = 250 ml = 10 x
Volume sampel 25 ml

BOD3.28OC campuran = (DOsegera campuran - DO3.28OC campuran ) – BOD3.28OC pengencer
= (5,8 mg/l - 3,6 mg/l ) – 1,1 mg/l
= 1,08 mg/l

BOD3.28OC sampel air = Pengenceran x BOD3.28OC campuran
= 10 x 1,12 mg/l
= 11,2 mg/dl

DOpengencer rata-rata = DOsegera Pengencer + DO3.28OC pengencer = 8,7 mg/l + 7,5 mg/l
2 2
= 8,1 mg/l
Harga Depletasi = ( DOsegera campuran - DO3.28OC campuran ) x 100%
DOpengencer rata-rata
= 5,8 mg/l - 3,6 mg/l x 100%
8,1 mg/l
= 27,16 %